激光光栅显微图像检测技术及其应用

介绍一种可以用来测量曲面试件表面应分量（εｚ,εθ,εｚθ）的激光光栅显微图像检测技术（ＩＧＭ）,它能实现从小应变到大应变全过程的高精度定量测量。我们将这一技术成功地应用在铁基形状记忆合金（ＦＳＭＡ）管接头的结构设计中,在这项研究中,首先在管接头结构表面制作了变形的载体－位相型干涉光栅,由结构表面产生的衍射光通宵我学系统后形成新的干涉光栅,我们利用数字图像系统接收了逆相变前后各自的干涉图像,采用带     

埋入式封装的光纤光栅传感器应变传递分析

推导了布拉格光纤光栅传感器所测应变与实际结构应变的关系,得出了平均应变传递率并与实际试验结果进行比较. 根据应变传递率确定了光纤的临界粘接长度,并推导了多层粘接时的应变传递情况,讨论了影响应变传递率的因素. 结果表明,光纤光栅的粘贴长度必须大于临界粘贴长度,且光纤光栅传感器所测应变需要加以修正才能得到实际结构应变.     

三维电子散斑干涉法在检测残余应力中的应用

本文提出一种新的大错位三维电子散斑干涉法,并将其和钻 法检测残余应力技术结合起来,其特点一是利用三个激光器,从不同的方向照射被测物体,二是在被测物附近放置一参考物,利用大错位棱镜,使物体表面的信息和参考物上的信息都进及ＣＣＤ中,可以得到与三个位移场有关的电子散斑干涉条纹图,并可以运算和分离获得独立的ｕ,ｖ和ｗ场信息,本文介绍了大错位三维电子散斑干涉法的原理、方法和系统,并将其应用于钻孔法释放残余应     

用云纹干涉法测复合材料的固化残余应变

云纹干涉法是研究复合材料变形的一种有效方法.本文讨论了用云纹干涉法测量复合材料的固化残余应变,获得了试件表面的位移条纹图,并用电测方法加以验证。     

一种新的全场应变光学测量方法

采用光栅衍射、光学全息、显微图像分析等技术，本文提出了一种用于固体表面应变直接测量的新的光学方法，并把这一方法应用于铝合金试件的单轴拉伸试验。实验结果表明：该方法的应变测量灵敏度为８×１０－５。     

远距离,高精度二维动态位移测量

本文介绍了基于ＣＣＤ位置探测技术的远距离位移测量系统。将一明亮光标固定于被测目标位置上，用望远显微成象系统将光标成象于ＣＣＤ的光靶上，ＣＣＤ摄像机将靶面上的光信号转变为相应的电信号，利用数字图象处理技术可以精确地确定光标的位置。通过与初始位置的比较，可以测量被测目标所产生的微小位移。在６ｍ的测量距离上可获得０．０１ｍｍ的测量精度，而且通过改变光学系统可使测量距离扩大到１００ｍ甚至更远     

高温光栅应变法的研究

光栅应变法以高频反射式正交衍射光栅为传感器，通过考查光栅衍射图案的变化来确定试件被测点的全部面内应变分量的刚体转角。这种方法具有无机械接触、不需暗室、防震要求低、灵敏度可调以及易于实现数据采集与处理过程自动化等优点。文中对光栅应变法进行了新的分析，推导出物理意义明确、精度更高的计算公式，并首次将光栅应变法成功地应用于高温下的应变测量。     

基于光栅式激光超声声谱的残余应变测量方法研究

提出了一种基于光栅激光超声进行残余应变测量的新型非接触超声检测方法。该方法利用光栅激光源激发具有特定波长的窄频带的相干表面波,通过测量表面波声谱的变化实现残余应变的测量。建立了考虑声弹效应的激光超声有限元模型,模拟了光栅激光超声在施加了预应变的介质中产生的相干表面波,研究了表面波中心频率与材料表面残余应变之间的变化关系,考察了该方法的检测能力。模拟结果表明,光栅激光超声产生的表面波(SW)波速与应变的大小呈线性关系;当应变场深度小于波长(0.05mm)时,表面波的中心频率有明显的下降,之后逐渐趋于平缓。最后,利用拉伸试验得到的具有不同残余塑性应变的试件进行实验测试,验证了基于光栅激光超声的残余应变测量方法的有效性。测量结果表明,相干表面波的波速与塑性应变呈线性关系。     

散斑全息干涉法测量面内位移和应变

测量面内位移和应变有很多方法,诸如莫尔条纹法、全息干涉法、激光散斑干涉法等属于近代光学方法。其中莫尔条纹法需要在试件表面布上极细的网格,这在工艺上较难;而全息干涉法又需沿不同方向进行全息照相,要求较高,数据处理的程序也较繁复.最近国外采用激光散斑干涉来测量面内位移和应变,发展很快。激光散斑干涉法亦有多种。成象散斑干涉是记录被相干光照明的物体经透镜成像后所形成的具有斑点图信息的物体象,照明光可用单光束或多光束:光栏也可以是单孔或多孔。我们曾采用单光束和单孔成象的散斑干涉法对游标盘的转动进行了定标试验。另一种散斑干涉法是直接将感光片和被测物表面贴近,并牢靠地固定其相对位置.再用一束准直激光直接从感光片背面射入。由于照明光与物体表面的漫反射光是从接近180°的方向射到感光层,因而感光片记录的信息中不仅有斑点图信息,而且还包含有能实现白光再现的全息图信息,我们暂且称其为散斑全息干涉法.本文主要介绍散斑全息干涉的物理原理和它的实验方法,并利用杨氏干涉法对游标盘转动后的位移量定标和对单向拉伸的矩形板中的圆孔应力集中系数进行了定标,取得了实验结果。此外,还指出了散斑干涉法的缺点和局限性。     

大电流快速加热条件下LY12铝板动态变形的云纹干涉法实验研究

本文研究了中间带孔受拉铝板在大电流热冲击条件下的动态变形测试．在试件表面制作高温高频光栅，预加机械载荷后放入双光束云纹干涉光路中，用大电流加热器对试件进行快速加热，利用高速摄影机拍摄记录试件表面圆孔附近区域干涉条纹的变化情况，同时利用测温系统对试件的温度变化情况进行了测试记录．实验结果表明，用高速拍摄方法摄影热冲击条件下的云纹干涉条纹变化是可行的．     

Nonlinear Dynamic Analysis of MEMS Switches by Nonlinear Modal Analysis

A nonlinear modal analysis approach based on the invariant manifoldmethod proposed earlier by Boivin et al. [10] is applied in this paperto perform the dynamic analysis of a micro switch. The micro switch ismodeled as a clamped-clamped microbeam subjected to a transverseelectrostatic force. Two kinds of nonlinearities are encountered in thenonlinear system: geometric nonlinearity of the microbeam associatedwith large deflection, and nonlinear coupling between two energydomains. Using Galerkin method, the nonlinear partial differentialgoverning equation is decoupled into a set of nonlinear ordinarydifferential equations. Based on the invariant manifold method, theassociated nonlinear modal shapes, and modal motion governing equationsare obtained. The equation of motion restricted to these manifolds,which provide the dynamics of the associated normal modes, are solved bythe approach of nonlinear normal forms. Nonlinearities and the pull-inphenomena are examined. The numerical results are compared with thoseobtained from the finite difference method. The estimate for the pull-involtage of the micro device is also presented.     

MEMS-IMU构型设计及惯性器件安装误差标定方法

提出一种由三只单轴MEMS陀螺仪和三只单芯片双轴6个加速度计构成的MEMS-IMU配置方案。针对该方案的特点,研究了基于重力参考矢量对MEMS惯性器件安装误差的标定方法。该方法的关键是利用同一安装平面内的两个加速度计测量矢量的叉乘矢量的方向代替MEMS陀螺敏感轴方向,利用两轴或三轴角位置转台标定MEMS-IMU中惯性器件的安装误差。分析了标定矩阵的求逆条件数,提出了3位置和6位置的标定,指出了多位置标定中转台姿态角度的选择范围。新型MEMS-IMU配置方案及安装误差标定方法可有效解决MEMS-IMU惯性器件安装误差的标定与补偿问题。     

基于小型电磁动力驱动器的微流道混合控制研究

对于许多微流体应用系统来说,流体的混合是至关重要的.本文研究了基于电磁流体动力混合器的微流道主动混合控制方法,建立了该微流道混合系统的理论模型并进行了数值模拟.在交变Lorentz驱动下,流经混合器流道的流体及其分界面在混合器流道内往复运动,流体界面的反复折叠与流体局部流动使流体混合,流体的横向往复运动使流体分界面反复折叠从而使流体间的接触面积大大增加.对流体混合过程进行了讨论并给出了漉体混合程度评价方法.     

微型惯性测量组合

本文论述了惯性测量器件和组合的发展简史、机遇，选择微型惯性测量组合牵引我国微米／纳米技术发展的依据，以及采纳的技术路线。     

微柔顺装置及其力学分析

根据微装配及柔性铰链的特点，提出了微柔顺装置(MRCC，Micro Remote Center Compliance)并对其进行了力学分析。由平衡方程和几何相容条件推导出了三个重要的设计参数——位移刚度Kx、角位移刚度KФ和中心距L的表达式。讨论并示例了柔性铰链的刚度系数、结构参数、位置参数对Kx、KФ和L的影响，分析结果表明，位置参数中的转角θ对Kx、KФ和L影响最大，而且要同时获得Kx、KФ和L的最佳值是不可能的，只能在设计微RCC时综合考虑，选择合适的θ值。     

微惯性仪表技术的研究与发展

论述了当前国内外微惯性仪表设计和制造技术的研究与发展，强调了对相关基础理论研究的重要性，提出了计算机集成微制造单元的概念。     

微型燃料电池制备及其微通道摩擦性能的研究

阐述了微型燃料电池的制备过程,结合传统燃料电池数学理论和微流体力学,建立了微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)的数学模型,分析了微通道特性(如摩擦系数和水力直径等)对微型燃料电池性能的影响.结果表明:运用Fluent软件对模型进行计算的仿真结果与公开实验数据基本符合,验证了模型正确性;而传统模型的仿真结果小于真实值;当气道的水力直径Dh从348降至100时,电池性能有所上升;而当Dh值降至61.1时,其性能有所下降.     

低g值微惯性开关单向敏感性设计与分析

选用典型的"弹簧-质量"系统,基于平面矩形螺旋梁结构,研制了一种具有良好单向敏感性的低g值微惯性开关。采用ANSYS有限元软件,对惯性开关的单向敏感性进行了静力学仿真分析。分析结果表明,横向加速度对惯性开关闭合阈值的影响较小。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备。经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值约为12.26g,具有约±0.2g的闭合精度。当横向惯性加速度小于15g时,对其闭合阈值的影响小于0.5g。测试结果表明,微惯性开关具有较好的单向敏感性,多次测试重复性好,具有体积小、结构简单、加工容易实现、环境适应性好等特点。     

The surface marker and micro cell method

A new method is presented for the simulation of two-dimensional, incompressible, free surface fluid flow problems. The surface marker and micro cell (SMMC) method is capable of simulating transient free surface fluid flow problems that include multivalued free surfaces, impact of free surfaces with solid obstacles and converging fluid fronts (including wave breaking). New approaches are presented for the advection of the free surface, the calculation of the tentative velocity, final velocity and pressure fields and the use of multivalued velocities to treat converging fluid fronts. Simulation results are compared with experimental results for water sloshing in a tank to demonstrate the validity of the new method. Convergence of the new method is demonstrated by a grid refinement study. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

气相反应介质中添加铝粉后的微观机理研究

利用ＯＭＡ谱仪及三台单色谱仪研究了爆炸激波管中铝粉在氢氧爆轰激励下快速反应的发射谱及辐射特性。研究发现:铝粉氧化反应主要机理是铝粉和氧反应；铝粉和水的反应是次要的。铝粉颗粒变细可以明显增强ＡｌＯ辐射强度，加快铝反应速率。利用我们研制的分光技术测量ＡｌＯ的三条振动谱线强度，确定了ＡｌＯ激发温度。测量表明:随着铝粉颗粒变细，ＡｌＯ激发温度明显提高。利用连续辐射谱确定的辐射温度同样说明添加铝粉可以提高反应温度。